應(yīng)用Petrel進(jìn)行構(gòu)造建模的研究

鄒起陽,閻振華,徐陽東 (長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北荊州434023)

莫麗麗 (揚(yáng)州商務(wù)高等職業(yè)學(xué)校信息系,江蘇揚(yáng)州2251 27)

白曉光 (河北省地勘局水文工程地質(zhì)勘查院,河北石家莊050031)

何洪雨 (遼河油田茨榆坨工程技術(shù)處,遼寧沈陽11 0206)

三維地質(zhì)隨機(jī)建模技術(shù)是近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展而興起的一門新興技術(shù),其將地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是三維圖形可視化技術(shù)相結(jié)合,以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ),并綜合地質(zhì)理論、計(jì)算機(jī)軟件和油藏開發(fā)實(shí)際3方面因素對(duì)沉積儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)研究和表征[1]。在三維地質(zhì)模型建立過程中,建立精細(xì)的構(gòu)造模型過程雖然簡單,但卻是一個(gè)必不可少的基礎(chǔ)性工作,其對(duì)后續(xù)沉積微相模型及參數(shù)模型的建立有著極為重要的意義。采用Petrel軟件進(jìn)行構(gòu)造建模能更準(zhǔn)確直觀反映地下構(gòu)造情況。我國大部分油田是陸上油田,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,識(shí)別與描述非常困難,對(duì)于斷裂系統(tǒng)較為復(fù)雜的斷塊區(qū)更是地質(zhì)研究工作的難題。筆者采用Petrel軟件針對(duì)復(fù)雜斷裂系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)造建模的研究。

1 三維地質(zhì)構(gòu)造模型的建立

地質(zhì)構(gòu)造模型主要研究建立構(gòu)造模型及構(gòu)造背景下的地層厚度分布變化、垂向地層之間的接觸關(guān)系和斷裂系統(tǒng)的發(fā)育情況等,構(gòu)造模型是三維地質(zhì)建模的基礎(chǔ),并為后續(xù)的屬性建模提供三維骨架。建立構(gòu)造模型主要以地震解釋的斷層數(shù)據(jù)和層面數(shù)據(jù)以及依據(jù)高分辨率層序地層學(xué)確定的單井分層數(shù)據(jù)為輸入數(shù)據(jù)源,依次建立斷層模型和層面模型,并應(yīng)用三維地震數(shù)據(jù)體對(duì)斷層模型進(jìn)行檢查和質(zhì)量控制[2]。

1.1 斷層模型的建立

以國內(nèi)某油田研究區(qū)塊為例,該區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育,這樣不僅使構(gòu)造斜坡復(fù)雜化,而且對(duì)油水分布產(chǎn)生較大的影響。為了準(zhǔn)確了解該區(qū)斷層在平面和空間的組合關(guān)系,需要參照該區(qū)的斷裂發(fā)育史以及地震資料和構(gòu)造圖[3]。由于Petrel軟件不能自動(dòng)識(shí)別斷層的接觸關(guān)系,所以必須對(duì)斷層的接觸關(guān)系進(jìn)行處理。在處理斷層接觸關(guān)系時(shí)應(yīng)遵循如下原則:①斷裂系統(tǒng)發(fā)育史要明確,早期斷層不能切割晚期斷層。②主、從斷層要分清,主斷層不允許被剪切。③斷層間的接觸關(guān)系一定要清晰,斷面可以相交但不能互相切割。該區(qū)內(nèi)共解釋斷層58條,考慮到Petrel對(duì)網(wǎng)格劃分的要求,在不影響網(wǎng)格設(shè)計(jì)計(jì)算的情況下,刪除了模型中一些規(guī)模小、孤立分布、對(duì)油藏描述沒有影響的斷層,最終確定了31條斷層,全部為正斷層,且均斷穿所有層位。通過研究分析,發(fā)現(xiàn)上述斷層主要存在2種接觸關(guān)系,即連接關(guān)系和交叉關(guān)系。具有連接關(guān)系的斷層可以通過接觸面的Pillar(斷層聯(lián)結(jié)柱)進(jìn)行連接。對(duì)具有交叉關(guān)系的斷層可進(jìn)行如下處理:①對(duì)被交叉的斷層Pillar進(jìn)行剪斷處理 (這樣會(huì)增加一條斷層),然后將其作為連接斷層,進(jìn)行2次斷層連接;②將主斷層Pillar刪除一部分,先做一次連接,然后根據(jù)斷層的延展趨勢(shì)添加Pillar同時(shí)調(diào)節(jié)其形態(tài),使其符合地質(zhì)實(shí)際情況。

筆者在建模時(shí)選取方法②進(jìn)行處理,這樣既可以保證斷層的形態(tài)和接觸關(guān)系的準(zhǔn)確性,同時(shí)還能保持?jǐn)鄬拥臄?shù)量不變。在調(diào)節(jié)斷層的接觸關(guān)系后,再根據(jù)地層層面調(diào)整斷層的延展方向,同時(shí)盡量使各斷層的Pillar長度一致、間距適中、數(shù)量適當(dāng)。若出現(xiàn)削截?cái)鄬?應(yīng)根據(jù)情況適當(dāng)添加趨勢(shì)線以保證網(wǎng)格質(zhì)量。斷層模型如圖1所示。

圖1 斷層模型

1.2 層面模型

建立層面模型時(shí),首先要獲得鉆井分層數(shù)據(jù),再以鉆井揭示的地層厚度為依據(jù),通過地層等厚度內(nèi)插得到小層界面[4](見圖2)。從圖2可以看出,生成的小層界面穿過絕大部分分層數(shù)據(jù)點(diǎn) (圖中圓點(diǎn)),表明用上述方法得到的小層界面可以在忠實(shí)于鉆井分層數(shù)據(jù)的同時(shí),也較好地保證了基本構(gòu)造界面反映出的整體構(gòu)造形態(tài)和趨勢(shì)。

三維地質(zhì)建模的目的是為了研究砂體的準(zhǔn)確形態(tài),因此構(gòu)造模型應(yīng)與沉積界面嚴(yán)格吻合。筆者將該工區(qū)地震數(shù)據(jù)加入所建模型中,將兩者進(jìn)行對(duì)比 (見圖3)。從圖3可以看出,地震剖面所顯示的反射面和層面模型的構(gòu)造位置、走向趨勢(shì)符合較好。

圖2 層面模型與分層數(shù)據(jù)對(duì)比

圖3 層面模型與地震剖面對(duì)比

1.3 網(wǎng)格設(shè)計(jì)

在建模過程中,網(wǎng)格形態(tài)、大小及方向會(huì)對(duì)砂體骨架模型 (或沉積相模型)及屬性模型產(chǎn)生影響,因而合理的網(wǎng)格設(shè)計(jì)非常重要[5]。在進(jìn)行網(wǎng)格化之前,要將層面之間垂向上的接觸關(guān)系以及層面與斷面之間的關(guān)系予以充分考慮,從而確保模型內(nèi)各部分之間的一致性和完整性,同時(shí)確保油藏模型網(wǎng)格的正交性。進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循如下原則:①斷層Pillar的間距要相等或均勻變化、長度應(yīng)相等或均勻變化,在斷層柱網(wǎng)格化之前要合理設(shè)置斷層的網(wǎng)格方向,對(duì)出現(xiàn)奇異網(wǎng)格時(shí)應(yīng)添加趨勢(shì)線,且趨勢(shì)線要與斷層走向或垂直方向平行。②設(shè)計(jì)網(wǎng)格方向應(yīng)主要考慮沉積物源方向,沿該方向設(shè)計(jì)網(wǎng)格有利于數(shù)據(jù)分析及變差函數(shù)的估計(jì)。③設(shè)計(jì)網(wǎng)格大小時(shí),由于受計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度限制,所以網(wǎng)格不宜劃分過密;另一方面為了保證儲(chǔ)層建模精度,網(wǎng)格劃分不宜過疏。因此,必須根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況及井網(wǎng)密度來合理設(shè)計(jì)網(wǎng)格。該區(qū)平均井距為300m左右,平面網(wǎng)格步長設(shè)置為25m×25m,對(duì)縱向網(wǎng)格細(xì)分最小單元為2m,總網(wǎng)格數(shù)為354×511×43=7778442。至此,可模擬出研究區(qū)精細(xì)構(gòu)造模型 (見圖4)。

圖4 構(gòu)造模型

2 結(jié) 語

構(gòu)造模型是建立符合油藏地質(zhì)實(shí)際情況三維模型的關(guān)鍵。建立構(gòu)造模型包括建立斷層模型、層面模型、模型網(wǎng)格化3個(gè)步驟。斷層形態(tài)及其在三維空間延展的準(zhǔn)確性、層面數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和網(wǎng)格大小及方向的合理設(shè)計(jì)是構(gòu)造建模的重要環(huán)節(jié),其直接影響模型的精度。應(yīng)用Petrel軟件建立的三維構(gòu)造模型能提高構(gòu)造解釋的精度并真實(shí)反映地質(zhì)特征,從而為油田開發(fā)提供可靠依據(jù)。

[1]于興河,陳建陽,張志杰,等.油氣儲(chǔ)層相控隨機(jī)建模技術(shù)的約束方法 [J].地學(xué)前緣,2005,12(3):237-244.

[2]羅玉,翟中霞,孟慶友,等.利用Petrel軟件進(jìn)行精細(xì)地質(zhì)建模研究[J].太原科技,2008(10):60-63.

[3]丁可新.復(fù)雜斷塊油藏精細(xì)構(gòu)造建模技術(shù)——以富林油田為例 [J].石油天然氣學(xué)報(bào),2008,30(5):247-250.

[4]歐陽明華,謝叢姣.精細(xì)油藏描述中的儲(chǔ)層建模[J].新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào),2004,16(1):47-51.

[5]石曉燕.Petrel軟件在精細(xì)地質(zhì)建模中的應(yīng)用 [J].新疆石油地質(zhì),2007,28(6):773-774.